本发明专利技术涉及一种D-天冬氨酸及L-丙氨酸的生产工艺。该工艺是以DL-天冬氨酸铵为底物，利用富含L-天冬氨酸-β-脱羧酶的发酵液转化反应，生产D-天冬氨酸和L-丙氨酸，反应过程中不断流加DL-天冬氨酸控制反应体系的pH值，底物浓度也可增加一倍，最终体系中的D-天冬氨酸浓度可达50%；先通过离心回收结晶析出的L-丙氨酸，然后用H2SO4调等电点使D-天冬氨酸结晶析出，再利用钙盐沉淀法提取出母液中溶解L-丙氨酸，收集母液循环进行等电点与钙盐沉淀结合法提取。该工艺采用流加底物的方式，产物D-天冬氨酸和L-丙氨酸浓度高，生产过程中的酸、碱的用量减少了一半，提取工艺简便，收率高，极大地降低了成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及D-天冬氨酸及L-丙氨酸的生产工艺，属于生物工程领域。
技术介绍
D-天冬氨酸制备技术主要有化学法和酶法化学不对称拆分法(特公昭52-54190)，工艺复杂，产物D-天冬氨酸光学纯度低，无工业化价值。酶法生产D-天冬氨酸技术中，有不对称降解法(昭56-20753)，其利用假丝酵母降解掉DL-天冬氨酸中的L-天冬氨酸而获得D-天冬氨酸；L-天冬氨酸-α -脱羧酶法 (CN1242054A)，利用基因工程技术构建L-天冬氨酸-α -脱羧酶法产生菌，从DL-天冬氨酸同时制备D-天冬氨酸和β-丙氨酸；还有利用天冬氨酸酶和富马酸酶联合作用从DL-天冬氨酸中同时制备D-天冬氨酸和L-苹果酸(平1485193)。上述方法或者酶活力很低，或者工艺复杂。目前L-丙氨酸是由L-天冬氨酸-β -脱羧酶催化L-天冬氨酸脱羧反应生产而成 (平2-79909、平2力似690)，产L-天冬氨酸-β-脱羧酶的菌种自然界中很常见，主要有假单胞菌属、无色杆菌属、诺卡氏菌属等。培养这些微生物，利用其产生的L-天冬氨酸-脱羧酶作用DL-天冬氨酸或其盐，可同时产生两种有广泛用途的化合物一D-天冬氨酸和L-丙氨酸。D-天冬氨酸作为一种重要的手型化合物，主要用于合成药物的前体和中间体，包括用于合成N-甲基-D-天冬氨酸、阿扑西林、治疗病毒感染的药物D-天冬氨酸-β -羟胺， 还参与合成一些抗生素的侧链，作为内酰胺抗生素的侧链能提高抗生素的活性等，并且在食品工业中作为合成新型食品添加剂和防腐剂的原料。L-丙氨酸作为蛋白质氨基酸， 在蛋白质输液中广泛应用，L-丙氨酸还被用作维生素B6合成的主要原料以及左氧氟沙星原料L-氨基丙醇的原料。至今只有专利特公昭50-10(^89、昭 53-1831、昭 57-39791、昭 57-132882 和 CN1155716C中提及用L-天冬氨酸-β -脱羧酶生产D-天冬氨酸和L-丙氨酸。专利特公昭 50-10(^89、昭53-1831、昭57-39791、昭57_13观82侧重研究固定化方法和L-丙氨酸的生产，在提及的生产D-天冬氨酸过程中需要添加昂贵的辅酶磷酸吡哆醛和金属离子Co2+，造成生产成本很高。南京工业大学的专利CN1155716C，培养假单胞菌高产L-天冬氨酸-β-脱羧酶，利用游离细胞法转化D-天冬氨酸或其盐生产D-天冬氨酸和L-丙氨酸。该方法侧重菌种的培养，底物浓度低，辅助原料消耗大，转化反应和提取过程有待进一步优化。
技术实现思路
本专利技术是对上述现有技术的改进，从而提供一种高效、低成本、环保节能的D-天冬氨酸和L-丙氨酸生产工艺。本专利技术以DL-天冬氨酸铵为底物，直接加入高产L-天冬氨酸-β -脱羧酶活力的发酵液在45-50°C下进行酶促反应，反应过程中不断流加DL-天冬氨酸控制反应体系的 PH5. 5-7. 0，分离反应产物，得到高纯度的D-天冬氨酸和L-丙氨酸。本专利技术所用的发酵液为假单胞菌属、无色杆菌属、诺卡氏菌属等菌种培养而得，其 L-天冬氨酸- β -脱羧酶的活性大于2000 μ mol · πιΓ1 · IT1。本专利技术采用流加DL-天冬氨酸来调节反应体系的ρΗ5. 5-7. 0，DL-天冬氨酸同时也作为底物参与反应，这样可以显著提高反应底物的浓度，提高生产效率。DL-天冬氨酸铵中的L-天冬氨酸铵进行脱羧反应后，生成的(X)2不会立即释放出来，而是与NH4+结合生成NH4HCO3,反应体系的ρΗ升高。加入DL-天冬氨酸后，DL-天冬氨酸与NH4HCO3反应生成 DL-天冬氨酸铵，同时释放C02，生成的DL-天冬氨酸铵作为底物循环参与反应。按起始底物DL-天冬氨酸铵浓度30-50% (以DL-天冬氨酸计算)计算，流加一倍量的DL-天冬氨酸， 则最终加入DL-天冬氨酸总量可达60-100%。反应完成，体系中的D-天冬氨酸浓度最高可达50%，L-丙氨酸一部分以结晶形式从溶液析出。本专利技术采用等电点与钙盐沉淀结合法分离法反应体系的D-天冬氨酸和L-丙氨酸，钙盐沉淀法钙的来源于CaO或Ca(0H)2。先通过离心回收结晶析出的L-丙氨酸，然后对离心的母液进行超滤、活性炭脱色，用压304调等电点ρΗ2. 7-2. 9使D-天冬氨酸结晶析出，再利用钙盐沉淀法除去母液中的S042—，过滤掉钙盐沉淀、浓缩提取出母液中溶解L-丙氨酸。本专利技术对钙盐沉淀法分离L-丙氨酸后的母液循环进行等电点与钙盐沉淀结合法提取其中的D-天冬氨酸和L-丙氨酸。用调等电点，只能使85%左右的D-天冬氨酸结晶析出，残留15%左右D-天冬氨酸的母液接着进行钙盐沉淀法提取L-丙氨酸。钙盐沉淀提取、浓缩后的母液中，含有高浓度的D-天冬氨酸和L-丙氨酸，所以必须进行回收提取以提高收率。对母液循环进行等电点与钙盐沉淀结合法提取，避免了母液的排放，提高了收率，减少了母液排放的处理成本。和现有技术相比，本专利技术具有如下技术优势本专利技术采用流加底物DL-天冬氨酸来控制反应体系的ρΗ值，可使底物浓度比起始时增加一倍，浓度可达60-100%，比专利CN1155716C报道的底物浓度高出很多。因为一半的底物是直接流加DL-天冬氨酸，而不是其铵盐，所以氨水的使用量减少了一半，相应的随后调节等电点所用的量也减少了一半。产物浓度高，酸、碱用量减半，从而显著地降低了生产成本。本专利技术采用采用钙盐沉淀法除去母液中的S042—，从而可以浓缩结晶出母液中的 L-丙氨酸，提取后的母液循环进行等电点与钙盐沉淀结合法提取，同时浓缩也可以部分回收母液中因钙盐沉淀法而产生的氨。工艺简单易行，不排放母液，避免使用离子交换树脂产生的大量的酸碱废水对环保处理的压力，收率高，环保节能。附图说明为了更好地说明本专利技术的技术特点，图1本专利技术的工艺流程图。 具体实施例方式下面通过实施例来进一步描述本专利技术的技术方案，对于本领域的普通技术人员而页言，下列实施例不构成对本专利技术的保护范围的限制。实施例1取酶活力为2240 μ mol -πιΓ1 .h—1发酵液2000L加入DL-天冬氨酸铵169^g，加水配成 5000L的反应液，其中DL-天冬氨酸含量为30%，45 °C反应48h，控制pH5. 5持续流加DL-天冬氨酸1525kg。反应液中D-天冬氨酸浓度约为30%，并有少量L-丙氨酸晶体析出。将反应液用1000转的三足式离心机离心，并用少量水洗涤，收集结晶干燥得L-丙氨酸324 Kg，滤液冷却到30°C，过管式超滤膜，滤液用0. 5%的活性炭脱色并过滤，滤液用 H2SOJjf pH2. 8，冷却到25°C，离心洗涤干燥后得D-天冬氨酸138mig。余下的母液加入350kg 氧化钙(CaO)，板框过滤除去CaSO4，接着加入碳酸氢铵50kg，板框过滤除去少量的CaCO3, 收集滤液，真空浓缩，离心干燥得L-丙氨酸57 ,收集提取后的母液。D-天冬氨酸d20=-25. 3° (c=10，6N HCL)，Mp=270 (分解);L_ 丙氨酸 d20=+14. 4° (c=10,6N HCL), Mp=297 (分解)。实施例2取酶活力为M90 μ mol -πιΓ1 .h—1发酵液2000L加入DL-天冬氨酸铵2256kg，加水配成 5000L的反应液，其中DL-天冬氨酸含量约40%，48°C本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：蒋光玉，
类型：发明
国别省市：
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